概述

通用軟件無線電外圍設備（Universal Software Radio Peripheral，USRP）可以使工程師快速設計和實現強大、靈活的軟件無線電系統。

一個典型的USRP產品系列包括兩部分：一個帶有高速信號處理的FPGA母板，和一個或者多個覆蓋不同頻率范圍的可調換的子板。它們共同實現把比特流數據從天線傳到主機電腦（即接收），或者從主機電腦傳送到天線（即發送）。

在各種子板中，USRP系列涵蓋從直流到5.9GHz的整個范圍，這包括了從調幅廣播到超過Wi-Fi的所有頻率。

USRP系列的真正價值是能使工程師和設計者花費非常低的預算和最少的精力。兩者的強強聯合，靈活的硬件、開源的軟件和擁有資深用戶的GNU Radio社區等諸多因素的強力組合，使它成為您進行軟件無線電開發的理想平臺。

硬件

USRP是一種低成本的軟件無線電設備。它通過USB2.0（480Mb/s）連接到主機電腦，能在最多16MHz的射頻帶寬內雙向發送。它包含一個可重復編程的FPGA、4個高速模數轉換器（ADC）、4個高速數模轉換器（DAC）和許多的輔助模數IO，這使它可以輕易集成到較大的系統中。它可以容納最多兩個收發機子板，這使它很容易能實現2x2 MIMO。

USRP2在USRP成功的基礎上，提供更高的性能和更大的靈活性。USRP2通過千兆以太網連接到主機計算機，可在高達50MHz射頻帶寬內同步收發。它包括了一個更大的FPGA以至于可以在沒有主機電腦的情況下獨立操作設備。它有更高速度和更高精確度的ADC和DAC，只能容納單個收發機的子板，而多個USRP2可以連接起來形成更寬范圍的MIMO系統（最多到8x8）。

應用

USRP產品系列在世界各地有著各種各樣的應用。除了被用于快速原型設計和科研應用，它已被部署到現實世界的許多商業和國防系統中。

商業應用

有許多應用USRP的商業系統。軟件無線電作為通信系統開發和原型設計的理想平臺，當一個應用沒有足夠的空間調整個性化的硬件設計，靈活的USRP實現了成本敏感的可部署的系統。
例如，Path Intelligence有限公司使用USRP產品系列跟蹤商場里行人的步行。USRP的相控陣能力使Path Intelligence通過接收手機控制信道的傳輸信息能夠確定顧客的位置。

國防和國土安全

USRP產品系列被美國軍事和情報服務的所有分支機構廣泛使用，許多大的防御合作伙伴和其他北約國家也都在使用USRP。USRP主板和子板能夠以很低的預算，快速成型和部署先進無線系統。一些應用包括：
·信號情報/通信情報
·戰場網絡，生存網絡
·聯合戰術無線電系統（JTRS）的研究
·公共安全通訊橋梁
·應急低功耗燈塔
·礦山安全和地下通信
·合成孔徑雷達
·無源雷達

無線研究

許多無線網絡領域的研究者使用USRP產品系列研究以下各種課題：
·認知無線電
·MIMO系統
·Ad-hoc和mesh網絡
·MAC層協議
·物理層設計
·頻譜占用，頻譜遙感
USRP產品系列的開放和易于使用，使創新的新型通信系統能夠快速形成原型。低成本使得在測試平臺可以部署大量節點以學習大型網絡的影響。

教學

美國和世界各地的許多大學都為學生配置了帶USRP系統的實驗室。USRP產品系列的低成本、極大靈活性和開源性質，以及GNU Radio開源社區的支持使USRP成為講授下列課程的理想選擇：
·軟件無線電
·信號與系統
·數字信號處理
·通信系統
·FPGA設計

軟件

GNU Radio
GNU Radio是一個開源的軟件定義無線電（SDR）平臺。它有一個世界范圍內的開發者和用戶社區為其貢獻了堅實的基礎代碼，并提供了許多軟件和硬件的實際應用。它提供了一個完整的開發環境，以創建您自己的無線電，為您處理所有的硬件接口、多線程、可移植性的問題。

GNU Radio提供所有通用軟件無線電需要的庫，包括各種調制方式（GMSK、PSK、QAM、OFDM等）、糾錯碼（R-S碼、維特比碼、Turbo碼）、信號處理模塊（最優濾波器、FFT、均衡器、定時恢復）和調度。它是一個很靈活的系統，允許用戶使用C++或者Python開發應用程序。

其他選項

雖然USRP通常與GNU Radio軟件一起使用，但它具有足夠的靈活性，完全可以適應其他選擇。一些用戶為USRP創建了他們自己的SDR環境，還有一些用戶把USRP集成到了LabView和MATLAB Simulink環境中。
OSSIE是一個由第三方開發實現的開源軟件通信架構（SCA），也可被USRP使用。

產品組合

·USRP1系統
·USRP2系統
·直流-30 MHz的接收機
·直流-30 MHz的發射機
·1 MHz-250 MHz的接收機
·1 MHz-250 MHz的發射機
·50-860 MHz的接收機
·800 MHz-2.4 GHz的接收機
·50 MHz-1 GHz收發機
·800 MHz-2.2 GHz收發機
·2.4 GHz和5 GHz的雙頻收發機
·750-1050 MHz收發機（包括小區和ISM波段，ISM是Industrial, Scientific, Medical 的縮寫，指專門用于工業、科學與醫療的免費頻段）
·1150-1450 MHz收發機
·1.5-2.1 GHz收發機（包括PCS波段，PCS是 Personal Communications Service的縮寫，指用于 個人通信業務的免費頻段）
·2.3-2.9 GHz收發機（包括ISM波段）

支持的平臺

·Linux, FreeBSD, NetBSD
·Windows XP, Windows 2000
·Mac OS X (Intel和PowerPC)
使用GNU Radio開發的應用程序可在所有上述支持平臺上運行。

USRP的發送和接收子板

BasicTX和BasicRX
1 MHz - 250 MHz發射機和接收機
BasicTX和BasicRX用做外部射頻前端的中頻（IF）接口。ADC輸入和DAC輸出直接變壓器耦合到SMA連接器（50歐姆阻抗）而不通過混頻器、濾波器或者放大器。
SMA:Sub Miniature A 一種常見的天線接口。
BasicTX和BasicRX可以直接訪問子板接口上的所有信號（包括16位告訴數字I/O，SPI和I2C總線以及低速ADC和DAC）。

LFTX和LFRX

直流-30 MHz發射機和接收機

LFTX和LFRX與BasicTX和BasicRX類似，主要有兩個不同之處。首先，由于LFTX和LFRX使用差分放大器而不是變壓器，它們的頻率響應可以達到直流。其次，LFTX和LFRX有30 MHz低通濾波器用于抗鋸齒化。

TVRX
50-860 MHz接收機
TVRX子板是個基于一個電視調諧器模塊的完全的甚高頻（VHF）和超高頻（UHF）接收系統。只需連接一個天線，你就可以在50-860 MHz范圍內的任何地方接收到6 MHz寬的頻譜范圍。所有的調諧和自動增益控制（AGC）功能可以通過軟件控制。這種板子不僅僅能用于接收電視，可以實現更多功能。它的典型噪聲系數為8dB。
注：TVRX是唯一不支持MIMO的子板

DBSRX
800 MHz- 2.4 GHz接收機
DBSRX是一個從800 MHz到2.4 GHz的完整接收系統，其噪聲指數為3-5dB。DBSRX有一個軟件可控的信道濾波器，它可做成窄至1 MHz或寬至60 MHz。DBSRX頻率范圍涵蓋了許多知名波段，包括所有GPS和伽利略波段、902-928 MHz ISM波段、蜂窩和PCS、氫和羥基射電天文學波段、DECT（Digital Enhanced Cordless Telecommunications, 數字增強型無繩電話通信）等更多波段。DBSRX支持MIMO，并能通過同軸電纜為有源天線供電。
注：DBSRX不保證覆蓋2.4-2.48 GHz 的ISM波段。

USRP的收發子板

描述

這類子板把USRP或USRP2變成一個完整的RF收發系統，僅僅添加上天線，你就可以在許多知名頻段實現雙向、高帶寬的通信。該板有許多特性使之可以方便的集成到更復雜的系統中，比如數字控制線，以及可分開發送和接收端口的選項等。

特性

·30 MHz收發帶寬
·全同步設計， 支持MIMO
·所有功能可由軟件或FPGA控制
·接收機和發射機的獨立本地振蕩器（LO）使其支持分頻運行
·小于200微秒鎖相環鎖定時間，可用于跳頻 PLL（Phase Lock Loop，鎖相環）
·內置收/發開關
·發射機和接收機使用同一連接器或使用輔助接收機端口
·16個數字I / O線來控制外部設備比如天線開關等
·內置的模擬RSSI（Received Signal Strength Indication接收信號強度指示）測量
·70分貝的AGC范圍
·可調發射功率
·支持全雙工功能（有某些限制）

子板類型

WBX0510
頻率范圍：50 MHz-1 GHz
發射功率：100mW (20dBm)
WBX0510的頻率范圍覆蓋許多知名波段，包括廣播電視、公共安全、陸地移動通信、低功耗免許可設備、無線傳感器網絡、手機，以及五個業余無線電波段。

RFX900

頻率范圍：750-1050 MHz
發射功率：200mW (23dBm)
RFX900裝配了一個902-928 MHz的ISM波段濾波器用于過濾強的帶外信號（如尋呼機），這個濾波器可以很容易的繞過以便可在整個頻率范圍內與除了ISM波段之外的蜂窩、尋呼、motes和雙向無線電一起使用。

RFX1200

頻率范圍：1150-1450 MHz
發射功率：200mW(23dBm)
覆蓋導航、衛星和業余波段

RFX1800

頻率范圍：1.5-2.1 GHz
發射功率：100mW(20dBm)
覆蓋DECT、US-DECT和PCS頻段（包括免許可波段）

RFX2400

頻率范圍：2.3-2.9 GHz
發射功率：50mW(17dBm)
RFX2400帶有一個ISM波段（2400-2483 MHz）附近的帶通濾波器。該濾波器可被輕易繞過以便覆蓋全部頻率范圍。

XCVR2450

頻率范圍：2.4-2.5 GHz和4.9-5.9 GHz
發射功率：100mW(20dBm)
XCVR2450覆蓋2.4 GHzISM波段和整個4.9-5.9 GHz波段，包括公共安全、UNII（Unlicensed National Information Infrastructure，免許可國家信息基礎設施）、ISM和日本無線波段。

USRP2 下一代軟件無線電系統

USRP2

USRP2基于USRP的成功經驗，以非常低的價格提供更高的性能和更大的靈活性。更高速度和更高的精度ADC和DAC在允許使用更寬波段的信號，增加了信號的動態范圍。針對DSP應用優化了的大型現場可編程門陣列（ FPGA ）可以在高采樣率下處理復雜波形。千兆以太網接口，使應用程序可以使用USRP2同時發送或接受50 MHz的射頻帶寬。在USRP2中，FPGA出現了諸如數字上變頻器和下變頻器等高采樣率處理器。較低采樣率的操作可在主機電腦上，甚至可以在具有32位RISC微處理器和有很大用戶設計自由空間的FPGA上做。更大的FPGA使得USRP2可以在沒有電腦主機的情況下作為一個獨立的系統運行。 USRP2的配置和固件被存儲在一個SD閃存卡里，無需特別的硬件就可以輕松編程。

多個USRP2系統可以連接在一起形成最多可達8天線MIMO的全相關多天線系統。主振蕩器可以被鎖定到一個外部參考，并有一個每秒1個脈沖（ 1PPS ）的輸入用于對精確定時有需求的應用。

特性

·兩個100 MS/s的14位模數轉換器
·兩個400 MS/s的16位數模轉換器
·可編程控制抽樣率的數字下變頻器
·可編程控制插值率的數字上變頻器
·千兆以太網接口
·2 Gbps的高速串行接口用于擴展
·能處理的信號帶寬高達100 MHz
·模塊化的架構，可以支持更多的射頻子板
·附屬的模擬和數字I/O支持復雜的無線電控制，例如RSSI和AGC
·多達8天線的全相關多信道系統（支持MIMO）
·1兆字節的板載高速SRAM